JP2010177833A - スピーカーシステム及びこれを備えたテレビ受像機 - Google Patents

Abstract

【課題】音質特性を確保しながら薄型化を実現するスピーカーシステム及びこれを備えたテレビ受像機の提供を目的とする。
【解決手段】本発明のスピーカーシステムは、前面カバー２と、前面カバー２に固定されたスピーカー８と、を備え、スピーカー８はその背面側に設置されたマグネット９を備え、前面カバー２と対になってスピーカーボックスを形成しスピーカー８を収納する背面カバー３をさらに備え、背面カバー３はマグネット９が隙間１２を有して挿入される開口部を備え、マグネット９の後端部は、背面カバー３と同一の平面を構成するように位置するか、若しくは開口部から外部に突出することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、スピーカーシステムの構造と、これを備えたテレビ受像機に関する。

国内のテレビの視聴環境は、2011年の地上、BSデジタル放送への完全移行に向けたハイビジョン放送の受信環境の整備が進んでいる。また、DVDレコーダー、ブルーレイレコーダー等の高密度録画／再生機器の普及により、一般の家庭でもハイビジョン対応の高品位の番組やビデオの視聴が出来る様になっている。

一方、これらの高画質で高品位の番組やビデオを視聴するためのテレビ受像機は、高輝度や高解像度化の要求によりブラウン管方式から液晶又はプラズマ方式の薄型の表示デバイスへ移行し、それに伴い大画面化や薄型化へ構造変更に拍車がかかっている。

テレビ受像機では、マグネットによる磁界の中に配置した電磁コイルに電流を加えることにより、電磁コイルとつながっている漏斗形状のコーン紙を振動させて音を発生させるダイナミック型スピーカー（以下、単に「スピーカー」とも記す）が採用されている。

ダイナミック型スピーカーは、ほとんどの音響再生装置に使われている一般的なもので、高音質で安価に入手できるというメリットがある。ただし、振動板に使われるコーン部分は漏斗構造となっていること、コーン部分に振動のストロークをとるため厚みのある電磁コイル及びマグネットを配置させていることで、スピーカー単体で音圧と音質の特性を得る為には、ある程度の大きさと厚みが必要となる。スピーカー単体の特性に加え、さらに、充分な低音を引き出すためには、スピーカー背面で音を共鳴させるための充分な容積の空間を設けることも重要である。

テレビ受像機は高画質化、大画面化が進む一方で、リビング空間内のインテリアとしてデザイン性も重要視されている。平面の表示画面を前面に押し出すために表示画面の周囲枠となるベゼル部分は狭くなり、テレビ受像機自体は薄型化の傾向がますます強まっている。このようなテレビ受像機の構造において、高画質の大画面に見合う迫力のある音を再生するためのスピーカーシステムを配置することが非常に困難となっている。

薄型のテレビ受像機における音響改善に関する先行事例は、特許文献１に示されている。特許文献１では、薄型のテレビ受像機の内部にスピーカーシステムを配置させる方法で、スピーカー自体を含むボックス状の構造とし、さらに、このスピーカーボックスを含んだテレビ受像機の構成としている。さらに、低音を引き出す為に、バスレフレックス（以下バスレフと記す）構造を採用している。本構造の特徴は、低音域の増強を行うよう音響共振をさせる為にスピーカーボックス内にバスレフポートを採用する。スピーカーボックスの容積内で収まるように、バスレフポートを湾曲させた構造でボックス内に配置し、薄型のテレビ受像機に収まるような形状としている。

特開２００４−３４３５４８号公報

上記特許文献１では、薄型のテレビ受像機におけるスピーカーとスピーカーボックスの配置方法について述べられている。

しかしながら、テレビ受像機はスピーカーを収納するスピーカーボックスを内蔵するため、少なくとも当該スピーカーボックスに相当する厚みが必要となる。

テレビ受像機の液晶パネルや回路基板は薄型化が進んでおり、更なるテレビ受像機の薄型化を目指すには、ダイナミック型スピーカーの薄型化やこれのテレビ受像機に対する搭載方法が問題となる。

そこで、本発明は上述の問題点に鑑み、音質特性を確保しながら更なる薄型化を実現するためのスピーカー、及びこれを備えるテレビ受像機の提供を目的とする。

本発明におけるスピーカーシステムは、前面カバーと、前面カバーに固定されたスピーカーと、を備え、スピーカーはその背面側に設置されたマグネットを備え、前面カバーと対になってスピーカーボックスを形成しスピーカーを収納する背面カバーをさらに備え、背面カバーはマグネットが隙間を有して挿入される開口部を備え、マグネットの後端部は、背面カバーと同一の平面を構成するように位置するか、若しくは開口部から外部に突出することを特徴とする。

又、本発明におけるテレビ受像機は、上述のスピーカーシステムを備える。

本発明におけるスピーカーシステムにおいて、マグネットの後端部は、背面カバーと同一の平面を構成するように位置するか、若しくは開口部から外部に突出することを特徴とする。これにより、従来のスピーカーシステムと比べて背面カバーの厚みだけ更なる薄型化が実現される。

又、本発明におけるテレビ受像機は、上述のスピーカーシステムを備える。これにより、テレビ受像機はスピーカーシステムの背面カバーの厚みだけ更なる薄型化が実現される。

実施の形態１に係るテレビ受像機の構成図である。 実施の形態１に係るスピーカーシステムの構成図である。 実施の形態２に係るスピーカーシステムの構成図である。 実施の形態２に係るテレビ受像機の構成図である。 実施の形態２に係るテレビ受像機の構成図である。 密閉型スピーカーの構成図である。 バスレフ型スピーカーの構成図である。 密閉型スピーカーの音響特性を示した図である。 バスレフ型スピーカーの音響特性を示した図である。 音響共振周波数とポート断面積との関係を示した図である。 バスレフ型スピーカーの音響特性を示した図である。 管内共振の影響による音響特性を示した図である。 管内共振の影響を受けた、バスレフ型スピーカーの音響特性を示した図である。

（実施の形態１）
＜構成＞
図１は、実施の形態１に係るテレビ受像機の構成図である。

テレビ受像機１は、テレビ受像機本体と、テレビ受像機本体に搭載されるスピーカーシステム７と、を備えている。テレビ受像機１は、前面カバー２、前面カバー２と対向して取り付けられる背面カバー３（図２参照）、表示パネル４、支持台５を備えている。

表示パネル４は前面カバー２と背面カバー３とに挟まれ、その表示面がテレビ受像機１の前面中央に位置する。テレビ受像機１自体は支持台５により支持される。前面カバー２には、表示パネル４の下に位置する左右の端部にスピーカーの開口部６があり、スピーカー開口部６に対応した両カバー間の領域に内蔵されたスピーカーシステム７から音が放出される。なお、前面カバー２と背面カバー３の間の内部には、テレビ受像機１を動作させるための電気、電子回路の基板が配置されるが、ここでは説明を省略する。

図２は、実施の形態１に係るテレビ受像機が有するスピーカーシステム７の構成図である。図２の左図は側面からの透視図、右図は背面からの透視図である。

スピーカーシステム７は、前面カバー２に固定されたスピーカー８と、スピーカー８の背面に設置されたマグネット９と、を備えている。マグネット９は前後方向から見ると円形形状であり、２０〜３０ｍｍ程度の厚みを有している。スピーカー８は前面カバー２の開口部６に対応して設置され、前面カバー２の内側に固定されている。背面カバー３は枠構造であって、スピーカー８の周りを覆い囲んで前面カバー２と固定することによってスピーカーボックスを構成し、スピーカー８の周りには共鳴空間１０が確保される。つまり、前面カバー２及び背面カバー３は、テレビ受像機本体の筐体になると同時に、スピーカーシステム７のスピーカーボックスを構成する。

背面カバー３の後端はマグネット９の後端とほぼ同じ位置であるか、またはマグネット９の後端が背面カバー３の後端から外部に突出するように、背面カバー３の背面には開口穴１１が形成されている。この開口穴１１はマグネット９を通すべくマグネット９の直径よりも大きい直径を有し、開口穴１１とマグネット９の間には円筒かつリング状の隙間空間、すなわちリングポート１２が形成される。

すなわち、スピーカーシステム７は、前面カバー２と、前面カバー２に固定されたスピーカー８と、を備え、スピーカー８はその背面側に設置されたマグネット９を備え、前面カバー２と対になってスピーカーボックスを形成し、スピーカー８を収納する背面カバー３をさらに備え、背面カバー３はマグネット９が隙間（リングポート１２）を有して挿入される開口部を備え、マグネット９の後端部は、背面カバー３と同一の平面を構成するように位置するか、若しくは開口部から外部に突出することを特徴とする。マグネット９が背面カバー３の開口部に挿入される構造としたことで、背面カバー３の厚みだけスピーカーシステム７を薄く構成することができる。

又、実施の形態１に係るテレビ受像機１は、上記のスピーカーシステム７と、テレビ受像機本体と、を備え、前記スピーカーシステム７の前面カバー２及び背面カバー３は、テレビ受像機本体の筐体であることを特徴とする。これにより、スピーカーシステム７と同様にテレビ受像機１を背面カバー３の厚みだけ薄く構成することができる。

＜効果＞
既に述べたように、実施の形態１によれば以下の効果を奏する。すなわち、スピーカーシステム７は、前面カバー２と、前面カバー２に固定されたスピーカー８と、を備え、スピーカー８はその背面側に設置されたマグネット９を備え、前面カバー２と対になってスピーカーボックスを形成しスピーカー８を収納する背面カバー３をさらに備え、背面カバー３はマグネット９が隙間（リングポート１２）を有して挿入される開口部を備え、マグネット９の後端部は、背面カバー３と同一の平面を構成するように位置するか、若しくは開口部から外部に突出することを特徴とする。マグネット９が背面カバー３の開口部に挿入される構造としたことで、背面カバー３の厚みだけスピーカーシステム７を薄く構成することができる。

又、実施の形態１に係るテレビ受像機１は、上記のスピーカーシステム７と、テレビ受像機本体と、を備え、前記スピーカーシステム７の前面カバー２及び背面カバー３は、テレビ受像機本体の筐体であることを特徴とする。これにより、スピーカーシステム７と同様テレビ受像機１を背面カバー３の厚みだけ薄く構成することができる。

（実施の形態２）
＜構成＞
図３は実施の形態２に係るスピーカーシステム１３の構成図であり、左図は側面からの透視図、右図は背面からの透視図である。実施の形態２において、スピーカーシステム１３のスピーカーボックスをテレビ受像機本体の前面カバー２、背面カバー３と分離して構成した点が、実施の形態１とは異なる。その他の点は実施の形態１と同様であり、同一の構成要素には実施の形態１と同一の番号を付している。

図３に示すように、スピーカーシステム１３はテレビ受像機本体の前面カバー２、背面カバー３とは別の、前面カバー１４、背面カバー１５を備えている。これらによってスピーカー８が収納されており、その他の点は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

図４は実施の形態２に係るスピーカーシステム１３を備えたテレビ受像機１の構成図である。テレビ受像機本体とは別に構成されたスピーカーシステム１３は、テレビ受像機本体に外付けされる。図１に示したのと同様、スピーカーシステム１３は表示パネル４の下側で左右の端部に位置するように固定されている。

なお、スピーカーシステム１３は外付けであるから、その固定位置は図４に示した位置に限定されない。図５に示すように表時パネルの中心部の左右両端に夫々固定しても良いし、その他の位置に固定しても良い。

すなわち、実施の形態２に係るテレビ受像機は、テレビ受像機本体と、テレビ受像機本体に外付けされたスピーカーシステム１３と、を備える。実施の形態１と同様、スピーカーシステム１３は背面カバー１５の厚みだけ薄型化が可能であるから、テレビ受像機も同様に薄型化が可能となる。

＜効果＞
実施の形態２のテレビ受像機によれば、既に述べたとおり以下の効果を奏する。すなわち、実施の形態２に係るテレビ受像機は、テレビ受像機本体と、テレビ受像機本体に外付けされたスピーカーシステム１３と、を備える。実施の形態１と同様、スピーカーシステム１３は背面カバー１５の厚みだけ薄型化が可能であるから、テレビ受像機も同様に薄型化が可能となる。

（実施の形態３）
＜構成＞
実施の形態３に係るテレビ受像機の構成は、実施の形態１又は実施の形態２で示したテレビ受像機と同様であるため、説明を省略する。

＜密閉型とバスレフ型＞
図６に、一般的な（密閉型）スピーカーシステム１６の構成を示す。左図は正面からの透視図、右図は側面からの透視図である。密閉型スピーカーシステム１６は、スピーカーボックス１７と、スピーカーボックス１７に内蔵されたスピーカー１８とを備えている。スピーカーボックス１７は開口部１９を有しており、スピーカー１８は開口部１９に対応した位置に固定され開口部１９を通して音を発生する。スピーカーボックス１７内には共鳴空間１０が形成される。

一方、バスレフ型のスピーカーシステム２１の構成を図７に示す。左図は正面からの透視図、右図は側面からの透視図である。図６と同一の構成要素には同一の番号を付している。バスレフ型のスピーカーシステム２１は、スピーカーボックス１７と、スピーカーボックス１７に内蔵されたスピーカー１８とを備えている。スピーカーボックス１７は開口部１９を有しており、スピーカー１８は開口部１９に対応した位置に固定され開口部１９を通して音を発生する。スピーカーボックス１７内には共鳴空間１０が形成される。

バスレフ型の特徴は、スピーカーボックス１７の前面を貫通する円筒形状のバスレフポート２２を設けたことである。

低音の再生能力を高めるためには、最低共振周波数ｆ₀を低くすることと、共鳴空間２０で充分な容積を確保することが必要となる。バスレフ型スピーカーシステム２１は、スピーカー１８とスピーカーボックス１７の容積とバスレフポート１８とからなる音響共振の組合せにより、一般的なスピーカーシステムよりも低音の増強が可能となる。

低音再生の指標となる音響抵抗は、スピーカーシステムの電気的抵抗値の周波数特性（以降、インピーダンス特性と記述）を測定することで確認できる。

図８に密閉型スピーカーシステム１６のインピーダンス特性、図９にバスレフ型スピーカーシステム２１のインピーダンス特性を示す。また、図８、図９にはインピーダンス特性によって得られる音圧周波数特性をあわせて記載した。

図８において横軸は周波数を示し、縦軸はインピーダンスまたは音圧の軸である。インピーダンス特性では低周波域に共振点ｆ_aがあり、共振点ｆ_aの周波数はスピーカー仕様の最低共振周波数とスピーカーボックス１７の容積とで定められる。ここでは、インピーダンス特性の共振点ｆ_aまで音圧特性が得られ、これより周波数の低い領域では音圧特性が徐々に低下する傾向となる。最低共振周波数ｆ₀より共振点ｆ_aが低い周波数となることはない。すなわち、密閉型スピーカーシステムにおける低音の再生の限界はスピーカー仕様の最低共振周波数ｆ₀となる。

図９は、バスレフ型スピーカーシステム２１の音圧とインピーダンスの関係を示すグラフである。密閉型スピーカーシステム１７のインピーダンス特性とは異なり、バスレフ型ではインピーダンス特性の共振個所が２箇所（ｆ_a、ｆ_b）に生ずる。共振点ｆ_aは、おおよそスピーカー１８の最低共振周波数ｆ₀とスピーカーボックス１７の容積により定められるが、バスレフポート２２を採用したことの影響も含めて値が定まる。一方、共振点ｆ_bはバスレフポート２２の音響共振により定められるが、スピーカー１８の最低共振周波数ｆ₀やバスレフの容積に対する影響も含めて値が定まる。これら共振点ｆ_a、ｆ_bにより、スピーカー１８部分の音圧特性２３、バスレフポート２２部分の音圧特性２４が定められる。

ここで、共振点ｆ_aとｆ_bの間の凹んだ部分がバスレフポート２２による音響共振周波数ｆ_rとして定められ、バスレフ型スピーカーシステム２１では、バスレフポート２２による音響共振周波数ｆ_rで音圧の増強が得られ、バスレフ型スピーカーシステム２１の全体の音圧２５の低音の再生限界となる。

すなわち、音響共振周波数ｆ_rより高い周波数ではバスレフポート２２部分の音圧はスピーカー１８部分の音圧と同位相であるため全体の音圧２５はスピーカー１８部分の音圧特性２３と、バスレフポート２２部分の音圧特性２４との和になる。しかし、音響共振周波数ｆ_rより低い周波数ではバスレフポート２２部分の音圧はスピーカー１８部分の音圧と逆位相になるため、全体の音圧２５はバスレフポート２２部分の音圧特性２４とスピーカー１８部分の音圧特性２３との差となる。

次に、ある一定バスレフポート長におけるバスレフのポート断面積と音響共振周波数ｆ_rの関係を図１０に示す。横軸はバスレフポート２２の断面積で、縦軸は音響共振周波数ｆ_rを示す。このグラフから、一定のバスレフポート長のもとでバスレフポート２２の断面積を小さくすると、音響共振周波数ｆ_rが小さくなることが分かる。

また、バスレフポート２２を長くすると音響抵抗が大きくなるので、音響共振周波数ｆ_rを一定に保つためには断面積を大きくしなければならない。つまり、スピーカー１８とスピーカーボックス１７内の共鳴空間２０が一定であれば、バスレフポート２２の断面積と長さを変化させることにより音響共振周波数ｆ_rを調整することが可能となる。

＜音響共振周波数の設定＞
実施の形態３のテレビ受像機におけるスピーカーシステムは、実施の形態１のスピーカーシステム７（図２参照）あるいは実施の形態２のスピーカーシステム１３（図３参照）と同様である。以下、スピーカーシステム１３を用いて説明を行う。

図３のスピーカーシステム１３では、マグネット９と背面カバー３の開口穴１１との隙間からなるリングポート１２がバスレフポートとなる。よって、リングポート１２の断面積と長さを調整することにより、音響共振周波数ｆ_rの設定が可能であり、バスレフ型スピーカーとして動作する。図１１は、図３のスピーカーシステム１３においてリングポート１２の断面積と長さを調整し、音響共振周波数ｆ_rを高周波側に設定した場合の音響特性図である。

又、スピーカーシステム１３は、前面カバー１４と背面カバー１５によってスピーカーボックスが構成され、スピーカー８背面に共鳴空間１０を有する。上下、左右、前後等の対向面で音響的に共鳴しやすい面がある場合、スピーカー駆動時に音響共振が定在波として共鳴空間１０内で発生し音響特性へ影響を与える。具体的には、出力音圧が周波数により一定とはならずうねりが生ずる。

定在波の周波数ｆ_nは次式で与えられる。すなわち、ｆ_n＝ｎｃ／（２Ｌ）である。但し、ｎは整数、ｃは音速、Ｌは管内の共振方向の長さである。ここで、ｎ＝１で与えられる共振周波数を第１共振周波数ｆ₁、ｎ＝２で与えられる共振周波数を第２共振周波数ｆ₂、ｎ＝３で与えられる共振周波数を第３共振周波数ｆ₃と定める。

例えば、前面カバー１４と背面カバー１５との距離Ｌを３４ｃｍとすると、第１共振周波数ｆ₁は０．５ｋＨｚ、第２共振周波数ｆ₂は１ｋＨｚ、第３共振周波数ｆ₃は１．５ｋＨｚである。図１２に管内共振の影響による音圧特性を示す。音圧特性は、ｆ₁、ｆ₂、ｆ₃の前後でうねる症状が出る。ｆ₁で最も影響が強く、ｆ₂、ｆ₃になるにつれ影響は弱まる。

実施の形態３では、この定在波によるうねりの影響を少なくするように音響共振周波数ｆ_rを例えば０．７５ｋＨｚに設定する。すなわち、ｆ_rをｆ₁とｆ₂の間に設定する。調整方法は既に述べたように、リングポート１２の断面積と長さの調整により行う。

このときの音圧特性を図１３に示す。定在波による管内共振の音圧特性２６と、最終的な音圧特性２７を示している。ｆ_rをｆ₁とｆ₂の間に設定することにより、なだらかな周波数特性が得られていることが分かる。以上のように、スピーカーボックス内の定在波の管内共振にリングポート１２の音響共振を重ね合わせることにより、周波数ごとの音圧ばらつきがより少なくなる方向に修正されるため、音質の改善が可能となる。

すなわち、実施の形態３のテレビ受像機では、隙間（リングポート１２）の面積と長さで定まる音響共振周波数ｆ_rを、スピーカーボックス内の定在波による管内共振の第１共振周波数ｆ₁と第２共振周波数ｆ₂の間に設定することを特徴とする。これにより、周波数ごとの音圧ばらつきがより少なくなる方向に修正されるため、音質の改善が可能となる。

＜効果＞
実施の形態３のテレビ受像機によれば、既に述べたとおり以下の効果を奏する。すなわち、隙間（リングポート１２）の面積と長さで定まる音響共振周波数を、スピーカーボックス内の定在波による管内共振の第１共振周波数ｆ₁と第２共振周波数ｆ₂の間に設定することを特徴とする。これにより、周波数ごとの音圧ばらつきがより少なくなる方向に修正されるため、音質の改善が可能となる。

（実施の形態４）
＜構成＞
実施の形態４に係るテレビ受像機は、実施の形態３に示したテレビ受像機と同様であるため、説明を省略する。

＜音響共振周波数の設定＞
実施の形態３のテレビ受像機におけるスピーカーシステムでは、音響共振周波数ｆ_rを管内共振の第１周波数と第２周波数の間に設定することにより、なだらかな音圧特性を得た。実施の形態４では、音響共振周波数ｆ_rをスピーカーの最低共振周波数ｆ₀より低く設定することにより、低音域の音圧を増強する。

リングポート１２の断面積と長さを調整することによりｆ_rをｆ₀より低く設定した場合の音圧特性は図９の特性２５のようになり、密閉型スピーカーシステムの音圧特性（図
８参照）と比べて、低音域の音圧が増強されていることが分かる。図９の音圧特性については実施の形態３で上述しているため説明は省略する。

すなわち、実施の形態４のテレビ受像機におけるスピーカーシステムでは、隙間（リングポート１２）の面積と長さで定まる音響共振周波数ｆ_rを、スピーカーシステムの最低共振周波数ｆ₀より低く設定することを特徴とする。これにより、低音域の音圧が増強され音質が改善する。

＜効果＞
実施の形態４のテレビ受像機によれば、既に述べたとおり以下の効果を奏する。すなわち、実施の形態４のテレビ受像機におけるスピーカーシステムでは、隙間（リングポート１２）の面積と長さで定まる音響共振周波数ｆ_rを、スピーカーシステムの最低共振周波数ｆ₀より低く設定することを特徴とする。これにより、低音域の音圧が増強され音質が改善する。

１ テレビ受像機、２，１４ 前面カバー、３，１５ 背面カバー、８ スピーカー、９ マグネット、１２ リングポート。

Claims (5)

1. 前面カバーと、
   前記前面カバーに固定されたスピーカーと、を備え、
   前記スピーカーはその背面側に設置されたマグネットを備え、
   前記前面カバーと対になってスピーカーボックスを形成し、前記スピーカーを収納する背面カバーをさらに備え、
   前記背面カバーは前記マグネットが隙間を有して挿入される開口部を備え、
   前記マグネットの後端部は、前記背面カバーと同一の平面を構成するように位置するか、若しくは前記開口部から外部に突出することを特徴とする、スピーカーシステム。
2. 請求項１に記載のスピーカーシステムと、
   テレビ受像機本体と、を備え、
   前記スピーカーシステムの前記前面カバー及び前記背面カバーは、前記テレビ受像機本体の筐体であることを特徴とする、テレビ受像機。
3. テレビ受像機本体と、
   前記テレビ受像機本体に外付けされた請求項１に記載のスピーカーシステムと、
   を備えるテレビ受像機。
4. 前記隙間の面積と長さで定まる音響共振周波数を、前記スピーカーボックス内の定在波による管内共振の第１共振周波数と第２共振周波数の間に設定することを特徴とする、請求項２又は３に記載のテレビ受像機。
5. 前記隙間の面積と長さで定まる音響共振周波数を、前記スピーカーシステムの最低共振周波数より低く設定することを特徴とする、請求項２又は３に記載のテレビ受像機。

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